Vertical extension of the subglacial drainage system into basal crevasses

Water plays a first-order role in basal sliding of glaciers and ice sheets and is often a key constituent of accelerated glacier motion. Subglacial water is known to occupy systems of cavities and conduits at the interface between ice and the underlying bed surface, depending upon the history of water input and the characteristics of the substrate. Full understanding of the extent and configuration of basal water is lacking, however, because direct observation is difficult. This limits our ability to simulate ice dynamics and the subsequent impacts on sea-level rise realistically. Here we show that the subglacial hydrological system can have a large volume of water occupying basal crevasses that extend upward from the bed into the overlying ice. Radar and seismic imaging combined with in situ borehole measurements collected on Bench Glacier, Alaska, reveal numerous water-filled basal crevasses with highly transmissive connections to the bed. Some crevasses extend many tens of metres above the bed and together they hold a volume of water equivalent to at least a decimetre layer covering the bed. Our results demonstrate that the basal hydrologic system can extend high into the overlying ice mass, where basal crevasses increase water-storage capacity and could potentially modulate basal water pressure. Because basal crevasses can form under commonly observed glaciological conditions, our findings have implications for interpreting and modelling subglacial hydrologic processes and related sliding accelerations of glaciers and ice sheets.     

LC4铝合金超塑性变形过程的显微组织研究

本文用金相显微镜及透射电镜研究了超塑性变形对LC4铝合金显微组织的影响。该合金在超塑性变形过程中,除发生大量晶界滑动及晶粒转动外,扩散蠕变在超塑性变形总量中约占15%。在经过超塑性变形的材料内,晶粒内位错密度很低,而晶界处普遍存在由非固有晶界位错规则排列而成的位错群列。这种非固有晶界位错能在超塑性变形过程中以滑移-攀移的方式沿晶界运动,其滑移分量导致晶界滑动,其攀移分量导致扩散蠕变,可协调晶界滑动产生的变形。在超塑性变形后期,在扩散蠕变所产生的晶界旁的无沉淀区内,观察到了自晶界上大粒子处产生的棱柱位错环,导致试样最终断裂的空洞的形核与这种棱柱位错环有关。     

Preliminary results of ice radar investigation along the traverse between Zhongshan and Dome A in East Antarctic ice sheet: Ice thickness and subglacial topography

During the 24th Chinese National Antarctic Research Expedition (CHINARE 24, 2007/08), a ground-based ice radar was used to survey ice thickness and subglacial topography along the 1170 km traverse between Zhongshan and Dome A in East Antarctic ice sheet (EAIS). Ice-bedrock interface was detected along 82% of the traverse and data was collected at a horizontal resolution of <5.6 m. The data was processed to produce curves of ice thickness distribution and subglacial topography along the traverse. The results indicate that, along the traverse, the average ice thickness is 2037 m, smaller than the average ice thickness in EAIS; the thickest ice is at 730 km, and the thinnest ice (891 m) is at the edge of the ice sheet, but the slightly larger ice thickness (1078 m) in inland appears at 1020 km; the average subglacial topography elevation is 728 m, greatly larger than the average value in EAIS, and the largest elevation reaches up to 2650 m at 1034 km. The lowest terrain is located at 765 km. In further inland of 900–1170 km, the subglacial topography is relatively high due to the existence of the Gamburtsev Subglacial Mountains in the region. Generally, the influence of subglacial topography on ice surface is not significant, except at 900 km where great rise of subglacial topography causes evident uplift of ice surface. Where ice-bedrock interface was detected, the frequent and strong change of ice thickness and subglacial topography in small-scale means large bedrock roughness along the traverse, and is considered as the result of the integrated influence of ice flow, basal environments and geology. The segment where bedrock was not detected has very large ice thickness. The strong ice flow there also makes internal structure more complicated and induces serious attenuation of radar signals.     

水泥净浆—砂浆—混凝土的徐变相关性

为分析净浆、砂浆、混凝土徐变规律的相关性,在温度为(20±2)℃、相对湿度(60±5)%的试验条件下,测试了33%荷载水平,水胶比为0.37,磨细矿渣和粉煤灰分别以0%、30%、60%等质量替代水泥时水泥基材料的徐变度。试验结果表明:水泥净浆缺少骨料对徐变的抑制作用,其与混凝土的徐变演变规律存在较大差异。水泥砂浆的时变特性与混凝土非常接近,除粉煤灰掺量为60%以外的各组,矿物掺合料对砂浆徐变的影响程度与其对混凝土徐变的影响程度存在一致性结果。矿物掺合料与基体界面结合情况的SEM图像表明,除粉煤灰掺量为60%时,粉煤灰与基体的界面结合较差,其他4组的界面区无明显缺陷。因此,在研究矿物掺合料等因素对徐变性能的影响规律时,可用砂浆模拟混凝土,但要注意界面结合情况,当界面结合较差时,会对徐变规律的研究带来不可预知的影响。     

超塑变形中的晶粒尺寸效应

分析了晶粒尺寸在各种机制中对总变形的影响;晶粒尺寸不同时材料变形的微观特征;晶粒尺寸对晶界滑移速率的影响。讨论了超塑变形中的区间转变;定量表达了晶粒尺寸和变形温度对区间转变应变速率的影响;进而提出临界晶粒尺寸及临界变形温度的新概念及表达式。并以Al-Zn-Mg合金对以上理论分析进行了验证。     

边坡滑移面软弱夹层时间效应与相关特性的试验研究

利用陈氏循环增量加载方法 ,对涔天河水库雾江段古滑坡面软弱夹层进行单剪蠕变试验 ,通过对试验结果的分析 ,发现其具有明显的非线性流变特性 .基于遗传蠕变理论建立了非线性遗传蠕变方程 ,并对软弱夹层长期强度的求解方法及剪胀性能进行详细的论述 ,为雾江滑坡体长期稳定性分析及滑移时间效应的研究提供了理论依据 .图 4 ,表 3,参 5     

核磁共振成像原位监测冰融化及四氢呋喃水合物分解的微观过程

核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)可以通过物质在不同相态之间的亮度差别来识别物质相态的变化,冰、水和水合物之间较大的亮度对比使MRI成为监测水合物生成分解动态过程的有效工具.采用MRI原位监测了冰融化和四氢呋喃(THF)水合物分解的微观过程,从微观角度对比研究了THF水合物分解与冰融化过程的异同.冰融化和THF水合物的分解过程受传热程控,冰的融化和水合物的分解总是沿着固-液界面从外向内推进,消解速度持续加快.固相表面的"结构化水层"是冰和水合物立体结构瓦解的主要原因.THF水合物的分解过程与气体水合物不同,没有明显的"自保护效应".由于温度梯度产生的密度差异,液相产生自然对流,造成了水合物的分解及冰的融化过程中固-液界面运动的随机性.     

铝锂合金超塑性变形模型

透射电镜(TEM)观察表明 8090 和 CP276 铝锂合金在超塑性变形最佳条件下,除位错滑移、攀移和扩散蠕变外,还发生贯穿变形始终的动态回复和动态再结晶,研究指出,8090和 CP276 铝锂合金的超塑性变形是位错滑移、在晶界上的位错攀移、三角晶界处阻碍晶粒的动态再结晶及扩散蠕变共同协调晶界滑动的过程,其中,在晶界上的位错攀移及三角晶界处阻碍晶粒的动态再结晶是两个交替作用的速控过程。本文提出了有动态回复和动态再结晶参与协调晶界滑动的超塑性变形复合模型。由该模型解释了 8090 铝锂合金冷、热轧态及 CP276铝锂合金超塑性能的差异。     

压力型锚杆锚固界面蠕变特性试验

在室内进行了自制压力型锚固试件的锚固界面拉拔蠕变试验,用应变仪测得了试件锚固段上各监测点的实时应变,给出了锚固界面蠕变曲线及各监测位置的等时荷载—应变曲线。对曲线特征分析得到:同一监测点位置应力越大,应变越大,且应变随时间的增长逐渐增大;加载过程中锚固系统经历黏弹、黏塑和黏脱阶段后,最终沿锚固界面发生剪切拉拔破坏。     

刀-屑局部摩擦因数建模及实验研究

基于黏着摩擦理论建立局部摩擦因数与接触面正应力和相对滑移速率之间的经验模型.采用试验方法来分析直角切削过程刀-屑接触面间的局部摩擦现象.设计的实验能够提供与实际切削相同的相对滑移速率和正应力条件.基于实验数据拟合并建立了基于正压力、相对滑移速率的摩擦因数经验模型.实验表明,在一定范围正应力和滑移速率下,摩擦因数随着接触面间的正应力、相对滑移速率的增加而降低.      

滑移隔震结构的瞬态最优半主动控制

提出了一种摩擦力可控的滑移隔震结构半主动控制方案．考虑上部结构的刚度和阻尼，采用一阶微分方程模拟时滞的影响，与结构的振动微分方程一起作为整个系统的状态方程，使用瞬态最优控制算法计算基底摩擦力的大小，通过计算实例对这种摩擦力可控的滑移隔震半主动控制方案进行了分析．结果表明，对于消极的滑移隔震结构，当基底摩擦力较小时，其上部结构的最大加速度响应值虽然小，但基底最大滑移量很大；当基底摩擦力较大时，滑移量和残余位移虽然可以减小，但上部加速度反应却很大．通过半主动控制后，不但具有较好的隔震效果，而且能有效地减小基底的最大滑移量及残余位移．     

冻结黏土分数阶损伤蠕变模型参数确定及验证

为表达介于理想固体和理想流体之间的人工冻土蠕变特性,常用弹簧元件、黏壶元件与滑块元件间的复杂组合来实现。基于分数阶导数理论则可用较简单的模型来表达人工冻土蠕变性质。分析山西某矿井井筒检查孔黏土不同冻结温度下的单轴抗压、蠕变试验曲线,得到温度对冻结黏土单轴抗压应力应变及蠕变特性的影响规律。在Singh-Mitchell模型的基础上,引入分数阶导数理论,建立受冻结温度、加载等级影响的分数阶冻土蠕变模型。通过分析蠕变与时间取对数的拟合曲线发现两者具有线性关系,进而得出与温度有关的模型参数。鉴于建立的分数阶冻土蠕变模型不能反映冻土蠕变加速阶段,将损伤因子引入建立的分数阶蠕变模型,建立人工冻土分数阶损伤蠕变模型。对比分析分数阶蠕变模型计算值与试验值,表明该模型能够很好地反映人工冻结黏土在稳定蠕变阶段、加速蠕变阶段变形发展特点。建立的S-M分数阶蠕变模型参数少、易于确定且有一定的物理意义,便于工程应用。     

有荷载作用时挡土墙主动土压力的计算

在工程中计算挡土墙的主动土压力,朗肯土压力理论和库仑土压力理论因其简单实用仍得到较多的应用,但两者却存在着一定的局限性,即对于实际工程很难严格满足其假设条件。基于库仑理论的平面滑裂面假定,考虑滑裂面上填土的粘聚力及填土与墙背接触面上的粘着力等因素的影响,分析了有荷载作用时滑动土楔体的极限平衡状态,并利用力矢多边形推导出了有荷载作用时主动土压力（粘性土、无粘性土）的计算公式。分析表明：提出的对粘性土主动土压力计算方法,可以不受传统朗肯理论和库仑理论较为苛刻的假设条件的限制,具有普遍的适用性。     

雾江滑坡滑动面粘土蠕变试验及积分蠕变方程

利用陈式加载法对取自涔天河水库边坡的雾江古滑坡滑动面的４个试件进行了蠕变试验，并根据遗传蠕变理论对试验结果进行回归分析，最后求出了该粘土的积分蠕变方程的具体核函数形式．为评价雾江滑坡的稳定性分析提供了理论依据．     

冰温度膨胀力对渡槽结构影响的有限元分析

在对冰温度膨胀力进行简要分析的基础上,采用冰的黏弹性模型,将有限元方法引入冰温度膨胀力对预应力混凝土渡槽结构影响的计算中．针对工程中常见的受固定约束的冰层对渡槽结构的影响进行有限元建模计算．通过分析可知,冰温度膨胀力会使底板上侧靠近边墙附近产生较高的应力集中,会引起局部结构的破坏．同时,对模型进行冰层厚度和不同温升时间的敏感性分析．结果表明,当温升时间相同时,冰温度膨胀力会随着冰层厚度的增大而增加．     

钢管混凝土界面粘结滑移性能

钢管混凝土界面粘结滑移性能的研究对于完善钢管混凝土设计理论和有限元分析模型具有重要意义。对钢管混凝土界面粘结滑移特点和研究现状进行了阐述,介绍了推出和推离两种试验研究方法以及国内外采用两种方法对钢管混凝土界面粘结强度的试验研究成果,总结比较了混凝土强度、钢管截面形状、钢管内表面状况及钢管混凝土构件受力状态对粘结强度的影响。针对钢管混凝土粘结滑移研究中存在的问题,着重分析了混凝土强度、收缩徐变、温度及构件受力状态等影响,并提出了钢管混凝土界面抗剪粘结力的组成、构件复杂受力状态下粘结性能、粘结滑移本构关系等需进一步研究的内容。     

异种钢焊接接头高温力学性能的研究

为提高电站锅炉过热器铁素体－奥氏体异种钢焊接接头的高温蠕变断裂强度和延长服役寿命，设计了用专用镍基填充材料焊接的不锈钢－镍基焊缝－耐热钢三元组合接头。通过对不同焊缝接头的高温持久性能试验及用ＳＥＭ和ＥＰＭＡ对焊缝界面组织变化的对比分析，认为在高温低应力条件下接头早期失效的主要原因是熔合区及热影响区碳、铬等元素迁移和碳化物聚集所引起的蠕变断裂。组合接头的设计方案对改善接头应力分布，阻碍碳扩散和提高接头蠕变强度具有显著效果     

Evidence for recent climate change on Mars from the identification of youthful near-surface ground ice

Ground ice in the crust and soil may be one of the largest reservoirs of water on Mars. Near-surface ground ice is predicted to be stable at latitudes higher than 40 degrees (ref. 4), where a number of geomorphologic features indicative of viscous creep and hence ground ice have been observed. Mid-latitude soils have also been implicated as a water-ice reservoir, the capacity of which is predicted to vary on a 100,000-year timescale owing to orbitally driven variations in climate. It is uncertain, however, whether near-surface ground ice currently exists at these latitudes, and how it is changing with time. Here we report observational evidence for a mid-latitude reservoir of near-surface water ice occupying the pore space of soils. The thickness of the ice-occupied soil reservoir (1-10 m) and its distribution in the 30 degrees to 60 degrees latitude bands indicate a reservoir of (1.5-6.0) x 104 km3, equivalent to a global layer of water 10-40 cm thick. We infer that the reservoir was created during the last phase of high orbital obliquity less than 100,000 years ago, and is now being diminished.     

某露天矿南帮滑体西部边界形态测定

针对某露天矿南帮边坡在蠕动变形过程中显现出的滑体形态,在滑体东部和南部边界形态已知的情况下,采用现场测量,INSAR卫星监测确定了西部边界的地表形态;运用微震监测技术,确定出了西部边界地下滑移面,结合地表形态,得到滑体西部边界空间形态;利用三维建模技术建立了矿山主要研究区域的地质层位三维模型以及南帮滑体底部滑动面.西部边界与底部滑动面形态的确定为后续南帮边坡主滑体形态的确定提供了一定的理论依据.此次协同监测方案对具有类似滑坡体潜在危险的矿山边坡监测具有一定的借鉴意义.